La fel ca micile fotobombe, anomaliile cosmice asemănătoare punctelor mici și roșii strălucitoare apar în aproape fiecare instantaneu realizat de cel mai puternic telescop spațial realizat vreodată. Astronomii le numesc acum mici puncte roșii, sau LRD, dar nu există încă un acord cu privire la ceea ce sunt exact.
De când telescopul spațial James Webb de la NASA a început să cerceteze universul în urmă cu patru ani, în imaginile sale au apărut sute de obiecte uluitoare. Originile lor necunoscute au lansat efectiv un caz științific pe care sute de studii au încercat să-l dezvăluie.
„Este prima dată în cariera mea când studiez un obiect în care cu adevărat nu înțelegem de ce arată așa cum arată”, a spus Jenny Greene, profesor de științe astrofizice la Universitatea Princeton. „Cred că este corect să le numim un mister.”
Un lucru a fost clar de la început – aceste obiecte ciudate erau comune. „Fiecare punctare profundă pe care ați făcut-o cu James Webb, găsiți câteva”, a spus Greene, referindu-se la acțiunea de a focaliza telescopul pe aceeași zonă de cer pentru o perioadă lungă de timp pentru a colecta lumină extrem de slabă.
Inițial, unii astronomi au sugerat că punctele ar putea fi galaxii masive din universul timpuriu sau găuri negre înconjurate de praf. Cu toate acestea, aceste ipoteze inițiale au fost ulterior răsturnate de observații ulterioare, deschizând calea pentru mai multe ipoteze noi, multe dintre ele implicând încă găuri negre.
„Cu siguranță cred că sunt alimentate de găurile negre în creștere, dar există și alte sugestii mai exotice, cum ar fi un fel de moarte de stele foarte masive”, a spus Greene. Expertă în găurile negre supermasive și evoluția galaxiilor, ea a explicat că crede că o gaură neagră ca componentă principală a LRD-urilor se potrivește cu cel mai mare număr de observații făcute asupra obiectelor de până acum.
Cu toate acestea, a adăugat ea, cineva ar putea face o observație cu totul nouă, care răstoarnă orice presupunere despre ceea ce sunt LRD-urile. “Până acum, asta s-a întâmplat. Am avut o așteptare, a fost greșit. Am avut o altă așteptare, a fost greșit. Așa că aș lăsa această posibilitate încă deschisă.”
Indiferent dacă aceste puncte curioase confirmă în cele din urmă teorii mai vechi sau reprezintă o nouă descoperire, oamenii de știință sunt pregătiți să obțină o nouă înțelegere a universului.
Numele de puncte roșii a apărut pentru prima dată într-un studiu din 2024, la aproape doi ani după ce oamenii de știință au început să studieze obiectele. Numele a fost inventat de Jorryt Matthee, șeful grupului de cercetare privind astrofizica galaxiilor de la Institutul de Știință și Tehnologie din Austria, care a ales-o pentru că era mai simplu și mai captivant decât termenul mai precis din punct de vedere științific: „emițători H-alfa de linie largă”.
Motivul pentru care astronomii au observat LRD-urile doar după ce Webb a intrat online este că alte telescoape aflate în funcțiune la acea vreme, cum ar fi Hubble, nu aveau suficientă rezoluție sau nu aveau sensibilitate la lungimile de undă infraroșii mai lungi, dincolo de pragul luminii vizibile, pentru a le vedea. Dar telescopul Webb, cu oglinda primară de 6,5 metri lățime, a scos la iveală obiecte care au fost ascunse anterior.
Punctele apar roșii pentru că sunt atât de departe și, pe măsură ce universul se extinde, lumina de la obiecte extrem de îndepărtate este întinsă în infraroșu pe măsură ce călătorește pentru a ajunge pe Pământ – un fenomen pe care astronomii îl numesc „deplasare spre roșu”.
Dar punctele sunt, de asemenea, în mod inerent roșii, deși motivul exact pentru care este una dintre cele mai complicate părți ale puzzle-ului.
„Principala interpretare din studiul nostru din 2024 a fost că acestea sunt găuri negre în creștere și că sunt roșii, deoarece sunt înconjurate de particule de praf”, a spus Matthee. “Aș spune că acesta a fost consensul după lucrarea noastră timp de cel puțin unul sau doi ani, dar acum consensul s-a schimbat puțin. Încă credem că cresc găuri negre, dar acum credem că nu sunt roșii pentru că există praf, ci pentru că există hidrogen gazos.”
O mare parte din incertitudinea în jurul obiectelor provine din distanța lor. Chiar dacă astronomii au detectat aproximativ 1.000 dintre ei, Matthee a remarcat că aproape toate sunt incredibil de îndepărtate.
„LRD-urile sunt larg răspândite în universul timpuriu – în primul rând în primul miliard de ani de timp cosmic, cu vârsta actuală fiind de 13,8 miliarde de ani – dar sunt extrem de rare în universul mai apropiat sau mai târziu”, a explicat el, referindu-se la faptul că a privi un obiect îndepărtat în spațiu înseamnă, în esență, privirea înapoi în timp. Asta pentru că, cu cât ceva este mai departe, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru ca lumina lui să ajungă la noi.
Anul trecut, o echipă de cercetători a descoperit pentru prima dată trei LRD-uri mult mai aproape de Pământ și sunt în curs de desfășurare studii pentru a le analiza. Dar pe baza acestei descoperiri, a spus Matthee, LRD-urile locale ar putea fi de 100.000 de ori mai rare decât cele găsite mai departe în universul timpuriu.
Cu toate acestea, dacă se găsesc mai multe LRD-uri locale, acestea ar putea dezvălui mai multe dintre secretele lor, deoarece este mai ușor să studiezi un obiect care este mai aproape.
„În ceea ce privește modul în care LRD-urile ar putea schimba înțelegerea noastră despre găurile negre, cred că s-ar putea dovedi a fi un fel de verigă lipsă”, a spus Matthee. “Știm că galaxiile, ca și Calea Lactee, au găuri negre supermasive în centru și, deși acest lucru este foarte comun, este practic un mister cum s-au format aceste găuri negre supermasive. LRD-urile pot fi de fapt faza de naștere, sau faza bebelușului, a acestei formațiuni și s-ar putea să observăm asta pentru prima dată.”
Cel mai apropiat lucru de un recensământ al punctelor roșii a venit în 2023, după ce o echipă de cercetători condusă de Anna de Graaff, Clay Fellow la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică, a început un program numit RUBIES, sau Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey. Programul a petrecut o cantitate semnificativă de timp pentru telescopul Webb – 60 de ore – analizând mii de obiecte roșii și strălucitoare.
„A fost într-adevăr primul program care a urmărit aceste surse roșii în mod sistematic, observând tot felul de obiecte ciudate – nu doar puncte roșii – dar, printre ele, și aproximativ 40 de LRD”, a spus de Graaff.
Cea mai mare surpriză, a adăugat de Graaff, este un obiect pe care ea îl numește „The Cliff”, ale cărui caracteristici par să infirme ipotezele timpurii despre ceea ce ar putea fi LRD-urile.
„Această sursă este într-adevăr prima în care am putea spune fără ambiguitate, aceasta nu este nici o galaxie normală, nici o gaură neagră învăluită în praf – trebuie să fie altceva”, a spus de Graaf, care a fost bursier postdoctoral la Institutul Max Planck pentru Astronomie din Germania în timpul observațiilor RUBIES și când ea și echipa ei au analizat și descris Faleza. „A fost un moment un pic de descoperire.”
Cliff și-a primit numele deoarece spectrul său de lumină are o tranziție foarte abruptă – de la ultraviolete slabe la roșu intens. „O caracteristică care poate fi cauzată doar de hidrogen gazos foarte dens, care este oarecum cald la temperatură”, a spus de Graaff. “Acest lucru este surprinzător, deoarece înseamnă că LRD-urile nu sunt roșii pentru că au stele vechi sau pentru că au praf, ci sunt roșii pentru că lumina este absorbită de un gaz foarte dens care înconjoară un motor central, care credem că este o gaură neagră. Și asta este ceva ce nu a mai fost observat până acum”, a spus de Graaff, subliniind faptul că Faleza sugerează existența unui nou tip de obiect cosmic.
În unele lucrări, de Graaff se referă la astfel de obiecte ca „stele cu găuri negre”, un nume pe care ea îl descrie ca fiind ușor de clic, dar nu complet greșit.
„Credem că există o gaură neagră acolo care o alimentează, iar lumina din această gaură neagră iluminează gazul din jurul ei, într-un mod care este puțin similar cu ceea ce vedem în stele”, a spus ea. Găurile negre în sine nu emit lumină, dar materialul supraîncălzit care cade în ele strălucește intens, așa că găurile negre în creștere sunt printre cele mai strălucitoare obiecte din univers.
Cliff are, de asemenea, asemănări cu obiectele teoretice numite cvasi-stele, care au fost prezise în 2006 – cu mult înainte ca punctele roșii să fie descoperite – de Mitch Begelman, profesor la departamentul de științe astrofizice și planetare de la Universitatea din Colorado Boulder, împreună cu colegii Marta Volonteri și Martin Rees.
Ei au descris o cvasi-stea ca fiind o stea care nu este alimentată de fuziunea nucleară, ci de o gaură neagră, care este înconjurată de un nor masiv de gaz care o face să strălucească ca o stea. Spre deosebire de steaua găurii negre a lui de Graaff, un termen mai liber pentru o stea alimentată de o gaură neagră de origine necunoscută, o cvasi-stea este un model teoretic definit, în care gaura neagră este rezultatul prăbușirii unei protostele masive.
“Mi-am dat seama că am prezis existența unor găuri negre cu învelișuri enorme de materie. Nu cred că avem neapărat pistolul fumegând că aceasta este explicația pentru LRD, dar până acum, nu am văzut nicio dovadă care să pună o problemă de netrecut pentru acea imagine”, a spus Begelman.
Un hibrid ciudat între o stea și o gaură neagră ar fi un nou tip de obiect cosmic, așa că există, de înțeles, o anumită precauție din partea cercetătorilor cu privire la declararea cvasi-stelelor câștigătoare a dezbaterii punctului roșu.
„S-ar putea foarte bine ca LRD-urile să fie cvasi-stele, dar din punctul meu de vedere nu am exclus încă pe deplin alte scenarii”, a spus Matthee. „Cu siguranță mi-ar plăcea ca acest lucru să fie adevărat, deoarece ar implica că am descoperit un nou tip de fenomene astrofizice care unește stelele și găurile negre supermasive, dar este prea devreme să spun, din punctul meu de vedere.”
Pentru de Graaff, principala problemă cu cvasi-stele este că sunt un anumit tip de obiect și pur și simplu nu știm încă suficient despre LRD-uri. „Este foarte greu de demonstrat că există o gaură neagră în LRD-urile, dovezile sunt inexistente în acest moment”, a spus ea. “Singurul motiv pentru care credem că există găuri negre în ele este pentru că sunt atât de luminoase și pentru că sunt atât de multe dintre ele. Acesta este sentimentul nostru științific, dar de fapt este dificil să demonstrăm că.”
Este greu de identificat în ce stadiu al dezbaterii punctului roșu s-ar putea afla comunitatea științifică în acest moment, dar majoritatea cercetătorilor cred că nu sunt nici măcar aproape de o rezoluție. Cu toate acestea, asta face obiectele atât de interesante.
„Cred că sunt cea mai mare surpriză a lui James Webb și este genul de surpriză la care ai spera”, a spus de Graaff.
„James Webb este o misiune spațială de 10 miliarde de dolari și sperați să găsiți lucruri care sunt cu adevărat necunoscute”, a adăugat ea. “Cred că a dat rezultate. Ne-a oferit într-adevăr un nou puzzle, ceva care seamănă un pic cu o galaxie, un pic ca o gaură neagră și un pic ca o stea – experții din toate aceste comunități încearcă acum să intervină și să-și prezinte teoria animalelor de companie sau cunoștințele lor. Și cred că asta este cu adevărat unic.”
Înscrieți-vă pentru buletinul informativ științific Wonder Theory al CNN. Explorați universul cu știri despre descoperiri fascinante, progrese științifice și multe altele.
